基于光纤传感器的桥梁振动缺陷检测方法、系统及终端技术方案

本发明专利技术公开了基于光纤传感器的桥梁振动缺陷检测方法、系统及终端，涉及振动检测技术领域，其技术方案要点是：测量在冲击激励作用下目标桥梁中位于同一方向上不同测量位置的振动响应信号；提取振动响应信号中从对准标定位开始的连续波峰处的振幅值；建立包含所有测量位置的波峰振幅序列的振幅散点图；对振幅散点图中处于同一序列号的所有振幅散点分别进行线性拟合；提取各个振幅变化曲线中除冲击激励作用位置的所有突变极值点，并依据所有突变极值点的分布形态确定桥梁缺陷的位置信息和缺陷发展趋势。本发明专利技术既可以在同一冲击激励下分析得到多个位置的检测情况，又可以提高桥梁振动缺陷检测的工作效率，适用于大范围桥梁振动缺陷检测。动缺陷检测。动缺陷检测。

【技术实现步骤摘要】
基于光纤传感器的桥梁振动缺陷检测方法、系统及终端


[0001]本专利技术涉及振动检测
，更具体地说，它涉及基于光纤传感器的桥梁振动缺陷检测方法、系统及终端。

技术介绍

[0002]受长时间的环境侵蚀和车流载荷等因素影响，桥梁不可避免的会出现结构损伤，而结构损伤会影响桥梁的固有频率、振幅、模态等动力特性，若不及时处置，则容易在随机的环境激励作用下扩大损伤，严重时将会形成安全事故，因此对桥梁振动缺陷检测非常有必要。
[0003]目前，桥梁振动缺陷检测主要是通过施加一定的冲击激励，然后依据所测量的振动响应信号来分析缺陷发生前后的频率和模态变化情况，从而判断是否发生结构缺陷。然而，现有的桥梁振动缺陷检测方法一般只能对施加冲击激励有限范围内的桥梁结构进行缺陷检测，对于大量桥梁振动缺陷检测来说，存在工作量大、工作效率低等问题；此外，除所施加的冲击激励之外，实际还存在如风、水等自然存在的激励，导致桥梁结构的模态是由多种不同模态叠加而成，而对多阶模态进行分析的过程复杂，不利于大范围桥梁振动缺陷检测的推广应用。
[0004]因此，如何研究设计一种能够克服上述缺陷的基于光纤传感器的桥梁振动缺陷检测方法、系统及终端是我们目前急需解决的问题。

技术实现思路

[0005]为解决现有技术中的不足，本专利技术的目的是提供基于光纤传感器的桥梁振动缺陷检测方法、系统及终端，既可以在同一冲击激励下分析得到多个位置的检测情况，又可以提高桥梁振动缺陷检测的工作效率，适用于大范围桥梁振动缺陷检测。
[0006]本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
[0007]第一方面，提供了基于光纤传感器的桥梁振动缺陷检测方法，包括以下步骤：
[0008]通过光纤振动传感器组件测量在冲击激励作用下目标桥梁中位于同一方向上不同测量位置的振动响应信号；
[0009]提取振动响应信号中从对准标定位开始的连续波峰处的振幅值，得到对应测量位置的波峰振幅序列；
[0010]以测量位置为横坐标、波峰处的振幅值为纵坐标建立包含所有测量位置的波峰振幅序列的振幅散点图；
[0011]对振幅散点图中处于同一序列号的所有振幅散点分别进行线性拟合，得到由多个振幅变化曲线组成的振幅变化趋势图；
[0012]提取各个振幅变化曲线中除冲击激励作用位置的所有突变极值点，并依据振幅变化趋势图中所有突变极值点的分布形态确定桥梁缺陷的位置信息和缺陷发展趋势。
[0013]进一步的，所述光纤振动传感器组件包括至少一个水平振动传感器组和/或至少
一个竖直振动传感器组。
[0014]进一步的，所述水平振动传感器组中所有的水平振动传感器沿目标桥梁的同一竖直方向间隔布置。
[0015]进一步的，所述竖直振动传感器组中所有的竖直振动传感器沿目标桥梁的同一长度方向间隔布置。
[0016]进一步的，所述对准标定位的确定过程具体为：
[0017]选取振动响应信号中波峰处的振幅值呈单一趋势变化的振幅区段；
[0018]选取振幅区段任意一个波峰位作为对准标定位，且从对准标定位至振幅区段尾段的波峰数量不少于预设数值。
[0019]进一步的，所述突变极值点的确定过程具体为：
[0020]选取振幅变化曲线中存在一组相邻分布的上极值点和下极值点；
[0021]选取同一组的上极值点和下极值点中偏离振幅变化曲线距离最大的极值点作为突变极值点。
[0022]进一步的，该方法还包括：
[0023]从振幅变化曲线中确定各个突变极值点的突变特征；
[0024]将所有的突变特征输入预构建的分类模型，得到桥梁振动的缺陷类型。
[0025]进一步的，所述突变特征包括各个突变极值点相对于振幅变化曲线的偏离向量以及各个偏离向量的分布位置。
[0026]第二方面，提供了基于光纤传感器的桥梁振动缺陷检测系统，包括：
[0027]振动测量模块，用于通过光纤振动传感器组件测量在冲击激励作用下目标桥梁中位于同一方向上不同测量位置的振动响应信号；
[0028]振幅提取模块，用于提取振动响应信号中从对准标定位开始的连续波峰处的振幅值，得到对应测量位置的波峰振幅序列；
[0029]散点构建模块，用于以测量位置为横坐标、波峰处的振幅值为纵坐标建立包含所有测量位置的波峰振幅序列的振幅散点图；
[0030]曲线拟合模块，用于对振幅散点图中处于同一序列号的所有振幅散点分别进行线性拟合，得到由多个振幅变化曲线组成的振幅变化趋势图；
[0031]缺陷分析模块，用于提取各个振幅变化曲线中除冲击激励作用位置的所有突变极值点，并依据振幅变化趋势图中所有突变极值点的分布形态确定桥梁缺陷的位置信息和缺陷发展趋势。
[0032]第三方面，提供了一种计算机终端，包含存储器、处理器及存储在存储器并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如第一方面中任意一项所述的基于光纤传感器的桥梁振动缺陷检测方法。
[0033]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0034]1、本专利技术提供的基于光纤传感器的桥梁振动缺陷检测方法，以同一时刻不同测量位置的振动传递情况作为桥梁振动缺陷检测的参考标准，并通过对不同时刻的振动传递变化来判断桥梁振动缺陷，既可以在同一冲击激励下分析得到多个位置的检测情况，又可以提高桥梁振动缺陷检测的工作效率，适用于大范围桥梁振动缺陷检测；
[0035]2、本专利技术以同一序列号所对应波峰处或波谷处的振幅值作为振动传递分析的同
一时刻，可以减小因不同测量位置所对应的光纤振动传感器在测量振动响应信号过程中的延迟以及振动传递所产生的延迟对桥梁振动缺陷检测的精确度影响，有效提高了桥梁振动缺陷检测的准确性与可靠性；
[0036]3、本专利技术依据突变极值点的突变特征进行分类训练，可以准确得到目标桥梁中发生缺陷的具体位置以及发展趋势，为后续管控与维护桥梁提高准确数据。
附图说明
[0037]此处所说明的附图用来提供对本专利技术实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本专利技术实施例的限定。在附图中：
[0038]图1是本专利技术实施例中的流程图；
[0039]图2是本专利技术实施例中的系统框图。
具体实施方式
[0040]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本专利技术作进一步的详细说明，本专利技术的示意性实施方式及其说明仅用于解释本专利技术，并不作为对本专利技术的限定。
[0041]实施例1：基于光纤传感器的桥梁振动缺陷检测方法，如图1所示，具体由以下步骤实现。
[0042]步骤S1：通过光纤振动传感器组件测量在冲击激励作用下目标桥梁中位于同一方向上不同测量位置的振动响应信号。
[0043]光纤振动传感器组件可以包括一个或多个水平振动传感器组，也可以包括一个或多个竖直振动传感器组，还可以同时包括水平振动传感器组和竖直振动传感器组，在此不受限制。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于光纤传感器的桥梁振动缺陷检测方法，其特征是，包括以下步骤：通过光纤振动传感器组件测量在冲击激励作用下目标桥梁中位于同一方向上不同测量位置的振动响应信号；提取振动响应信号中从对准标定位开始的连续波峰处的振幅值，得到对应测量位置的波峰振幅序列；以测量位置为横坐标、波峰处的振幅值为纵坐标建立包含所有测量位置的波峰振幅序列的振幅散点图；对振幅散点图中处于同一序列号的所有振幅散点分别进行线性拟合，得到由多个振幅变化曲线组成的振幅变化趋势图；提取各个振幅变化曲线中除冲击激励作用位置的所有突变极值点，并依据振幅变化趋势图中所有突变极值点的分布形态确定桥梁缺陷的位置信息和缺陷发展趋势。2.根据权利要求1所述的基于光纤传感器的桥梁振动缺陷检测方法，其特征是，所述光纤振动传感器组件包括至少一个水平振动传感器组和/或至少一个竖直振动传感器组。3.根据权利要求2所述的基于光纤传感器的桥梁振动缺陷检测方法，其特征是，所述水平振动传感器组中所有的水平振动传感器沿目标桥梁的同一竖直方向间隔布置。4.根据权利要求2所述的基于光纤传感器的桥梁振动缺陷检测方法，其特征是，所述竖直振动传感器组中所有的竖直振动传感器沿目标桥梁的同一长度方向间隔布置。5.根据权利要求1所述的基于光纤传感器的桥梁振动缺陷检测方法，其特征是，所述对准标定位的确定过程具体为：选取振动响应信号中波峰处的振幅值呈单一趋势变化的振幅区段；选取振幅区段任意一个波峰位作为对准标定位，且从对准标定位至振幅区段尾段的波峰数量不少于预设数值。6.根据权利要求1所述的基于光纤传感器的桥梁振动缺陷检测方法，其特征是，所述突变极值点的确定过程具体为：选取...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈伟，陈嘉明，
申请(专利权)人：广东科伟工程检测有限公司，
类型：发明
国别省市：